Максвелл
Шрифт:
Может быть, просто не хотел задумываться над этими проблемами, считая их неважными, не стоящими затрат умственной энергии? Брал их так, как они были раньше, оставляя энергию для науки, для главного?
Главным для него была сейчас работа над основными трудами жизни – «Теорией теплоты» и «Трактатом об электричестве и магнетизме». Им посвящалось все время. Переписка с другими учеными Англии в гленлейрский период так возросла, что почтовое ведомство поставило для него за мостом через Урр специальный почтовый ящик на подставке. Прогуливая собак, Максвелл ходил к этому ящику в любую погоду и всегда возвращался с громадными кипами писем, книг, рукописей.
Весной они с Кетрин обычно ездили в Лондон. Одиночество прерывалось
Вопросы, предлагавшиеся им на трайпосе, были в корне отличны от тех, которые когда-то получал и он сам, и его сокурсники. Они относились уже не к абстрактной математике, а к совершенно новой области, еще не имевшей названия. Той, которую мы называем сейчас «математической физикой».
Его влияние в Кембридже было столь сильным, что многие стали поговаривать уже о полной реформе трайпоса, о введении в него «прикладных» вопросов... И действительно, в то время как в других университетах оканчивающие оттачивали свои способности на курсах теплоты и электричества, «спорщики» Кембриджа по-прежнему ломали головы над математическими головоломками, иной раз не имеющими ни научного, ни прикладного значения. Вопросы Максвелла на трайпосе 1866 года влили свежую кровь в эту уже умирающую систему университетского образования в Кембридже. Кембридж стал медленно поворачиваться навстречу требованиям века...
И еще один раз было нарушено гленлейрское одиночество. Не бывавший нигде за границей Максвелл решил провести весну 1867 года вместе с Кетрин в Италии – врач рекомендовал Кетрин временно сменить климат.
Путешествие началось неудачно. В Марселе был карантин, и супруги Клерки Максвеллы вынуждены были несколько дней провести в порту с такими же товарищами по несчастью. Максвелл вызвался быть общественным водоносом.
В Италии Максвеллу очень понравилось. Его восхищал собор святого Петра. Он смотрел на его величественный купол и думал о том, как смог Микеланджело сделать массивный купол Брунеллески невесомым и воздушным. Он думал о Микеланджело и Брунеллески и, может быть, и о себе и Фарадее.
Ему неожиданно понравился «папский оркестр», ему нравились итальянская музыка и итальянский язык, который он с легкостью выучил. И что забавней всего – выучил вместе с Льюисом Кемпбеллом и его женой, которых он встретил во Флоренции! Не встречаясь уже давно в Англии, они случайно встретились в Италии.
Максвелл изучал итальянский для того, чтобы побеседовать всласть с профессором Оттавиано Фабрицио Моссотти, у которого были, на взгляд Максвелла, ценные мысли по поляризации диэлектриков.
Но оказалось, что Моссотти уже четыре года как умер, и Максвелл перенес свое внимание на профессора Карло Маттеучи, когда-то показавшего интерференцию тепловых лучей, в каком-то смысле предшественника его любимого учителя Джеймса Форбса.
Максвелла порадовало то, что Маттеучи разделяет его уважение к Ому. Ведь многие не упускали случая вспомнить «болезненную фантазию Ома, единственной целью которой является стремление принизить достоинство природы». И это говорилось об электрогидравлических аналогиях! О тех самых аналогиях, с помощью которых Максвелл вышел на правильную дорогу электромагнитного поля!
Путь из Италии лежал через Германию, Францию, Голландию. Не сохранилось никаких сведений об этом путешествии. А как хотелось бы знать: встречался ли Максвелл с геттингенцами? Как ему понравились европейские физические лаборатории? Может быть, он с затаенной завистью двигался вдоль заставленных приборами лабораторных столов французов и немцев? А может быть, он и вовсе не посетил эти лаборатории или из скромности, или из убежденности в превосходстве английской науки?
Не знаем мы, как это было, – нет документов. Путешествие Максвелла в Европу не привлекло
– Никак не совладаю с голландским, – жаловался Максвелл. Языки давались ему очень легко, но вот голландский...
Ну да бог с ним, с голландским. Сколько дел ожидает дома, в Гленлейре! А главное – недописанные книги: «Теория теплоты» и «Трактат об электричестве и магнетизме». Максвелл давно уже по ним соскучился.
...Продумывая книгу «Теория теплоты», Максвелл неизбежно должен был решить для себя: что происходит при столкновении молекул? Как именно они сталкиваются?
Когда-то Максвелл написал на память своему знакомому, специалисту-механику Эдуарду Вильсону шуточную песню.
Она должна была исполняться на мотив популярной английской песни «Gin a body met a body» [39] и была ее шуточным парафразом:
Джин однажды встретил тело В полной пустоте. Джин легонько стукнул тело: Как оно? И где? Все свое имеет меру, Можно все решить, Можно скажем для примера, Путь определить. Джин однажды встретил тело В полной пустоте. Куда оба отлетели - Видели не все. Всем проблемам есть решенье Точное вполне. Жаль, что это приключенье Безразлично мне.39
В переводе С.Маршака это стихотворение Р.Бернса называется «Пробираясь у калитки».
А теперь оказалось, что «это приключение» – столкновение твердых шариков – было совсем ему не безразлично. Дело в том, что в виде шариков обычно представляли молекулы, и то, как они сталкиваются, приобретало важное значение, особенно в связи с введением статистических методов.
То, как Максвелл подошел к этой проблеме в статье «По поводу динамической теории газов» (1866 год), еще раз продемонстрировало физикам его гениальность.
Описание закона взаимодействия молекул при использовании статистических методов оказалось делом чрезвычайно сложным. Даже самый простой случай – случай двух упругих шарообразных сталкивающихся молекул – приводил к невообразимым математическим трудностям.
И все-таки Максвелл решил задачу. Его решение выглядело обескураживающе дерзким: Максвелл решил приспособить молекулы к решению, а не наоборот.
Он взял молекулы со свойствами, легче ложащимися в рамки математических выкладок. Это, оказывается, было вполне допустимо, поскольку свойства газа, его трение и вязкость должны быть в большой мере независимы от того частного закона, который управляет столкновением двух молекул, – лишь бы соблюдался закон сохранения энергии!
Можно даже заменить достаточно быстрое дискретное явление – удар двух молекул друг о друга неким непрерывным, хотя и достаточно коротким процессом, например отталкиванием их друг от друга за счет сил, сильно зависящих от расстояния. При такой замене молекулы, достаточно отдаленные друг от друга, двигаются независимо; подлетая друг к другу, они испытывают резкое усиление сил отталкивания, тем большее, чем ближе друг к другу они находятся.